本发明专利技术涉及一种柔索驱动的仿生异构多自由度外骨骼髋部机构，属于可穿戴设备技术领域。依次由髋部异构的柔索传动机构、负载多级可调的下肢转接机构以及柔索动力传动机构等结构部件组成。本发明专利技术依据人体髋部和大腿肢体运动的自由度特点及可达范围，包容人体下肢步态特性的运动需求，可实现人机穿戴运动承载的舒适性、灵活性及适应性，体积小，轻便可靠。轻便可靠。轻便可靠。
【技术实现步骤摘要】
一种柔索驱动的仿生异构多自由度外骨骼髋部机构
[0001]本专利技术属于可穿戴设备
，具体涉及一种柔索驱动的仿生异构多自由度外骨骼髋部机构。
技术介绍
[0002]外骨骼助力技术的迅猛发展促使了外骨骼机器人的应用发展，可极大缓解人体作业的疲累及体能的高消耗。目前，外骨骼机器人髋部机构多是基于链条式、气动式、液压式、电机直驱等驱动方式，造成髋部自由度匹配程度不理想，体积庞大，结构复杂，影响穿戴运动时的轻便性、灵活性和舒适性。
[0003]专利文献CN106236518B公布了一种外骨骼机器人线缠绕驱动髋关节，包括髋关节支撑座、髋关节支撑盖、髋关节绞盘、大腿支撑座、大腿支撑盖及离合定位组件。离合定位组件采用离合器套、离合器芯、压缩弹簧以及钢珠与髋关节支撑座、髋关节支撑盖、髋关节绞盘上的梯形花键槽配合，通过离合器芯表面的钢珠活动装置驱动钢珠伸出或回缩，结构简单，锁定和解锁操作方便。本专利技术的不足之处在于髋关节自由度配置不足，而且该机构结构复杂，对加工精度及安装要求较高。
[0004]专利文献CN212399567U公布了一种髋关节结构及外骨骼机器人，在现有髋关节本体可以实现屈伸自由度的基础上增加了：第一连接杆可以带动髋关节本体以第二连接杆为中心，沿着第一方向进行转动；根据力的传递作用，第二连接杆带动第一连接杆以及髋关节本体以固定件为中心，沿着第二方向进行转动，从而髋关节实现上述三个自由度的转动。本专利技术的不足之处在于髋关节机构体积过大，缺少下肢内外旋转自由度，而且配置的自由度和人体相应自由度的空间位置距离较远，容易造成人机运动干涉、阻力过大等不舒适现象。
技术实现思路
[0005](一)要解决的技术问题
[0006]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种柔索驱动的仿生异构多自由度外骨骼髋部机构，结合人体髋部和大腿肢体运动的自由度特点及可达范围，包容人体下肢步态特性的运动需求。
[0007](二)技术方案
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种柔索驱动的仿生异构多自由度外骨骼髋部机构，其特征在于，包括：髋部异构的柔索传动机构1、负载多级可调的下肢转接机构2以及柔索动力传动机构3；
[0009]所述髋部异构的柔索传动机构1包括：调节件11、第一连接销12、内摆件13、外摆件14、钢丝导向架15、钢丝轨道16、钢丝压块17、第一螺钉18、钢丝盖板19；
[0010]所述负载多级可调的下肢转接机构2包括：内外旋转件21、台阶螺钉22、下肢转接板24；
[0011]所述柔索动力传动机构3包括：柔索内芯31、柔索外套32、柔索固定头33；
[0012]所述调节件11一端设置在背架上，另一端通过第一连接销12连接内摆件13，所述内摆件13下端连接外摆件14，所述钢丝导向架15固定在外摆件14上；
[0013]所述钢丝轨道16为左右对称的扇形件，其下部为向外凸起的圆柱面，所述钢丝压块17通过第一螺钉18设置在钢丝轨道16上，所述钢丝盖板19固定在钢丝轨道16上，固定端连接外摆件14且与外摆件14上的下端定位面平齐，同时弧形钢丝盖板19的内侧面与钢丝轨道16的弧形轨道相切；
[0014]所述内外旋转件21设有弧形定位面，与钢丝轨道16的内弧面相配合，内外旋转件21下部设有台阶孔，台阶孔通过台阶螺钉22连接下肢转接板24；
[0015]所述柔索固定头33设置在钢丝导向架15上，所述柔索固定头33通过柔索外套32套设柔索内芯31，所述柔索内芯31穿过钢丝轨道16通过钢丝压块17进行压紧固定。
[0016]其中，所述髋部异构的柔索传动机构1还包括：第二螺钉110、第二连接销111、第三螺钉112、弹簧113、拨杆114、锁止销115、第四螺钉116、第一轴端垫片117、花键轴118、轴承120、第二轴端垫片121、第五螺钉122；
[0017]所述钢丝导向架15通过第二螺钉110、连接销2111固定在外摆件14上，固定端的端面与内摆件14上的定位面平齐，钢丝导向架15部分与钢丝轨道16的弧面轨道相切，钢丝导向架15上还设有螺纹孔，用来固定柔索固定头33；
[0018]所述钢丝轨道16圆柱面上设有安装内外旋转件21的台阶孔，所述花键轴118的花键端安装在钢丝轨道16的花键槽中所述台阶孔与圆柱面在同一轴线上，钢丝轨道16与花键轴118配合，通过第一轴端垫片117和螺钉第四螺钉116固定；
[0019]所述钢丝压块17对柔索内芯31进行锁定，其上设有螺纹孔，通过第一螺钉18固定在钢丝轨道16上；
[0020]所述钢丝盖板19通过第二螺钉110、连接销2111固定在外摆件14上；
[0021]所述锁止销115设置为可在钢丝轨道16的空腔内自由滑动，并且设有安装拨杆114的平面及螺纹孔，锁止销115的下部为锥面，与内外旋转件21上的相配合，使钢丝轨道16和内外旋转件21一起旋转；
[0022]所述弹簧113安装锁止销115上部，通过第三螺钉112调整预压；
[0023]所述花键轴118与轴承201的内圈配合，并通过第二轴端垫片121和第五螺钉122锁定。
[0024]其中，所述内外旋转件21设有四个分级可调的盲孔；
[0025]所述盲孔与钢丝轨道16的外凸圆柱面配合，通过第一轴端垫片117固定；
[0026]所述同时台阶螺钉22与内外旋转件21之间留有间隙，用于台阶螺丝22的旋转，提供下肢内外旋转的自由度。
[0027]其中，所述内外旋转件21与下肢转接板24之间设有耐磨垫片223。
[0028]其中，所述调节件11用于调整适应因体型造成的腰围变化；
[0029]所述内摆件13上设置的两个螺纹孔，用于与腰带等绑缚系统的联接；
[0030]所述外摆件14上部设有对称分布的销孔和螺纹孔与钢丝导向架15、钢丝盖板19上的孔位相对应。
[0031](三)有益效果
[0032]与现有技术相比较，本专利技术具备如下有益效果：髋部自由度适配，柔顺灵活，符合
人机工程学的仿生异构多自由度需求，有效提高穿戴运动承载的舒适性、灵活性和适应性。负载多级可适应性调整，满足各种任务要求，根据任务场景完成多级可调至不同挡位，提供不同的柔索拉力。人体体型体表适配调整，模块化设计，可以根据穿戴者体型体表特征增减调节件的数量，适应性调节。
附图说明
[0033]图1为本专利技术结构示意图；
[0034]图2为本专利技术柔索传动机构示意图；
[0035]图3为本专利技术负载多级可调的下肢转接机构示意图；
[0036]图4为本专利技术柔索动力传动机构示意图。
具体实施方式
[0037]为使本专利技术的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。
[0038]本实施例一种柔索驱动的仿生异构多自由度外骨骼髋部机构的结构示意图如图1所示，依次包括髋部异构的柔索传动机构1、负载多级可调的下肢转接本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种柔索驱动的仿生异构多自由度外骨骼髋部机构，其特征在于，包括：髋部异构的柔索传动机构(1)、负载多级可调的下肢转接机构(2)以及柔索动力传动机构(3)；所述髋部异构的柔索传动机构(1)包括：调节件(11)、第一连接销(12)、内摆件(13)、外摆件(14)、钢丝导向架(15)、钢丝轨道(16)、钢丝压块(17)、第一螺钉(18)、钢丝盖板(19)；所述负载多级可调的下肢转接机构(2)包括：内外旋转件(21)、台阶螺钉(22)、下肢转接板(24)；所述柔索动力传动机构(3)包括：柔索内芯(31)、柔索外套(32)、柔索固定头(33)；所述调节件(11)一端设置在背架上，另一端通过第一连接销(12)连接内摆件(13)，所述内摆件(13)下端连接外摆件(14)，所述钢丝导向架(15)固定在外摆件(14)上；所述钢丝轨道(16)为左右对称的扇形件，其下部为向外凸起的圆柱面，所述钢丝压块(17)通过第一螺钉(18)设置在钢丝轨道(16)上，所述钢丝盖板(19)固定在钢丝轨道(16)上，固定端连接外摆件(14)且与外摆件(14)上的下端定位面平齐，同时弧形钢丝盖板(19)的内侧面与钢丝轨道(16)的弧形轨道相切；所述内外旋转件(21)设有弧形定位面，与钢丝轨道(16)的内弧面相配合，内外旋转件(21)下部设有台阶孔，台阶孔通过台阶螺钉(22)连接下肢转接板(24)；所述柔索固定头(33)设置在钢丝导向架(15)上，所述柔索固定头(33)通过柔索外套(32)套设柔索内芯(31)，所述柔索内芯(31)穿过钢丝轨道(16)通过钢丝压块(17)进行压紧固定。2.如权利要求1所述的柔索驱动的仿生异构多自由度外骨骼髋部机构，其特征在于，所述髋部异构的柔索传动机构(1)还包括：第二螺钉(110)、第二连接销(111)、第三螺钉(112)、弹簧(113)、拨杆(114)、锁止销(115)、第四螺钉(116)、第一轴端垫片(117)、花键轴(118)、轴承(120)、第二轴端垫片(121)、第五螺钉(122)；所述钢丝导向架(15)通过第二螺钉(110)、连接销2(111)固定在外摆件(...
【专利技术属性】
技术研发人员：李强，纪平鑫，朱鑫，莫新民，冯博琳，孙汐畅，韦祖拔，李睿远，宋鹏，赵浩，王晶，
申请(专利权)人：西北机电工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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